yunsongice-优快云博客

原创分享我的疯狂Linux内核知识

距离2011年的6月不到半个小时了，从2009年的6月，我开始接触Linux以来，从安装第一个Linux到配置Linux网卡，从熟悉各种命令到使用标准glibc库进行编程，从学习PC汇编基础知识到能读懂Linux内核源代码，风风雨雨走过了整整两年。 两年前的我，还是个不知名小公司的PHP初级程序员；如今已是国内某著名公司的下一代云存储产品核心开发团队的一员。伴我走过的，是700多个csdn夜晚。每当我每看懂一个ULK章节，我就疯狂地把这个章节的内容记录到优快云博客中，因

2011-05-31 23:51:00 12190 12

原创内核态基本套接字编程

1 建立监听和连接服务服务端建立tco监听的代码如下：struct sockaddr_in locaddr;struct socket *sock;struct socket *newsock;int rc;int backlog = 0;int shutd

2013-08-04 20:42:00 5541

转载一个简单的内核线程

一个简单的linux内核线程的例子，根据精通linux设备驱动上的代码整合而成。#include #include #include #include MODULE_LICENSE("GPL");static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(myevent_waitqueue); //声明了一个等待队列头，我们可以将要睡眠的进程放入本列表static struc

2013-07-25 16:52:29 3694

原创 64位x86体系Linux内核进程切换

首先简单提一下这个宏和函数的被调用关系： schedule() --> context_switch() --> switch_to --> __switch_to() 这里面，schedule是唯一调用switch_to的函数，涉及到一些调度算法，这里不讨论。当schedule()需要暂停A进程的执行而继续B进程的执行时，就发生了进程之间的切换。进程切换主要有两大步：1、

2013-01-27 21:30:04 6156

转载调用函数时寄存器到底发生了那些变化

一直存在比较模糊的概念，因此用一个例子强化记忆。Linux x86 gcc3.2.3 AT&T格式的汇编代码如下： void fun() { int a = 'A'; } void main() { int b; fun(); return; } 开始调试 [sanool@sanool ex2]$ gd

2013-01-27 21:14:41 3645

原创树及树的算法（5） —— B树（上）

1970年，鲁道夫·贝尔（R.Bayer）的先于红黑树提出了B树。这种适用于外查找的树，是一种平衡的多叉树，又称B-树。 B树与红黑树最大的不同在于，B树的结点可以有许多子女，从几个到几千个。那为什么又说B树与红黑树很相似呢？因为与红黑树一样，一棵含n个结点的B树的高度也为O（log2n），但可能比一棵红黑树的高度小许多，应为它的分支因子比较大。所以，B树可以在O（log2n）时间内，实现

2012-07-30 00:45:55 4791

原创树及树的算法（4） —— 红黑树

红黑树是在1972年由德国科学家鲁道夫·贝尔发明的，他称之为“对称二叉B树”，它现代的名字是在 Leo J. Guibas和 Robert Sedgewick 于1978年写的一篇论文中获得的。红黑树的实现是很复杂的，但它的操作有着良好的最坏情况运行时间，并且在实践中是高效的：它可以在O(log n)时间内做查找，插入和删除，这里的n是树中元素的数目。图：鲁道夫·贝尔红黑树和

2012-05-31 23:17:41 6200

原创树及树的算法（3） —— 平衡二叉树

在计算机科学中，平衡二叉树（AVL树）是最先发明的自平衡二叉查找树。在AVL树中任何节点的两个子树的高度最大差别为一，所以它也被称为高度平衡树。查找、插入和删除在平均和最坏情况下都是O（log n）。增加和删除可能需要通过一次或多次树旋转来重新平衡这个树。AVL树得名于它的发明者是前苏联数学家G.M. Adelson-Velsky和E.M. Landis，他们在1962年的论文《An al

2012-05-31 23:10:56 2872

原创树及树的算法（2） —— 二叉查找树

二叉查找树（Binary Search Tree，简称BST），或者是一棵空树，或者是具有下列性质的二叉树：若它的左子树不空，则左子树上所有结点的值均小于它的根结点的值；若它的右子树不空，则右子树上所有结点的值均大于它的根结点的值；它的左、右子树也分别为二叉排序树。二叉排序树的查找过程和次优二叉树类似，通常采取二叉链表作为二叉排序树的存储结构。中序遍历二叉排序树可得到一个关键字的

2012-05-31 23:06:27 2705

原创树及树的算法（1） —— 二叉树

从现在开始，我们研究算法理论中最重要的树的实现问题，其中包括抽象树、N叉树及二叉树，这里重点研究二叉树。树状图是一种数据结构，它是由n（n>=1）个有限结点组成一个具有层次关系的集合。把它叫做“树”是因为它看起来像一棵倒挂的树，也就是说它是根朝上，而叶朝下的。它具有以下的特点：每个结点有零个或多个子结点；每一个子结点只有一个父结点；没有前驱的结点为根结点；除了根结点外，每个子结点可以分为m个不相交

2012-05-31 22:55:09 3066

原创基本数据结构（5） —— 有序表

1 有序线性表有序线性表是最基本的可搜索容器，其提供除了可搜索容器的操作，还有自己的一些基本操作。那么什么是可搜索容器呢，可搜索容器定义如下：class SearchableContainer : public virtual Container{public: virtual bool IsMember (Object const&) const = 0; virtual

2012-04-29 23:27:50 4032

原创基本数据结构（4） —— 队列

队列，又称为伫列（英文queue），与栈想反，是先进先出（FIFO, First-In-First-Out）的线性表。在具体应用中通常用链表或者数组来实现。队列只允许在后端（称为rear）进行插入操作，在前端（称为front）进行删除操作。队列的操作方式和栈类似，唯一的区别在于队列只允许新数据在后端进行添加。队列的架构设计如下：抽象队列的实现如下：class Que

2012-04-29 22:57:27 2773

原创基本数据结构（3） —— 栈

1 栈栈（stack），在计算机科学中，是一种特殊的串行形式的数据结构，它的特殊之处在于只能允许在链结串行或阵列的一端（称为栈顶，top）进行加入（push）和输出（pop）的运算。栈可以用一维动态数组或链表的形式来完成。由于堆栈数据结构只允许在一端进行操作，因而按照后进先出（LIFO, Last In First Out）的原理运作。堆栈数据结构使用两种基本操作：推入（push）和

2012-04-29 21:51:07 2760

原创基本数据结构（2） —— 链表

链表开发于1955-56，由当时所属于兰德公司（英语：RAND Corporation）的艾伦纽维尔（Allen Newell），克里夫肖（Cliff Shaw）和赫伯特西蒙（Herbert Simon）在他们编写的信息处理语言（IPL）中做为原始数据类型所编写。IPL被作者们用来开发几种早期的人工智能程序，包括逻辑推理机，通用问题解算器和一个计算机象棋程序。链表的形态主要有单链表、

2012-04-29 21:37:54 2754

原创基本数据结构（1） —— 动态数组

我们设计动态数组的目的在于，利用C++模板技术，消除C++语言中对数组的种种限制，如数组无法成为函数的参数或返回值（除非是指针），数组无法直接赋值等等。1 一维动态数组一维动态数组将一个普通数组封装成data：来看具体实现： template class Array{protected: T* data; unsigned int base;

2012-04-29 21:32:11 3449

原创路径名查找

当进程要使用一个文件时，如open()、mkdir()、rename()或stat()等，就要首先进行路径名查找，即是将人类易于识别的字符串形式路径名，转换为一个文件在内核中的内部表示，也就是目录项、vfsmount和inode等。执行这一任务的标准过程就是分析路径名并把它拆分成一个文件名序列。除了最后一个项以外，所有的文件名都必定是目录。如果路径名的第一个字符是“/”，例如：/usr/

2012-04-15 21:28:47 3235

转载 linux 32位平台，文件大小受限于2G的解决方法

公司的asterisk系统已经发生了两次crash，检查日志，都是在日志文件写满到2G后自动执行转储时，日志还在写继续写入而导致的。google以后，发现了下面这边文章，赞！解决了文件大小限于2G的问题，转帖到自己的空间保留。突破Linux上面ftell函数2GB的文件大小限制http://www.demix.cn/h?z=28507在 32 位元的 Linux 上面写超过 2

2012-03-05 20:18:21 6189

转载代理模式

代理类其实就是代理模式的应用。Proxy模式为其他对象提供一种代理以控制这个对象的访问。在面向对象系统中，有些对象由于某些原因（比如对象创建开销很大，或者某些操作需要安全控制，或者需要进程外的访问），直接访问会给使用者或者系统结构带来很多麻烦，我们可以在访问此对象时加上一个对此对象的访问层，这个访问层也叫代理。Proxy模式是最常见的模式，在我们生活中处处可见。1、实现二维数组。C++中数

2012-01-03 23:15:35 3225

转载 C++ Virtual详解

Virtual是C++ OO机制中很重要的一个关键字。只要是学过C++的人都知道在类Base中加了Virtual关键字的函数就是虚拟函数（例如函数print），于是在Base的派生类Derived中就可以通过重写虚拟函数来实现对基类虚拟函数的覆盖。当基类Base的指针point指向派生类Derived的对象时，对point的print函数的调用实际上是调用了Derived的print函数而不是Ba

2012-01-03 23:14:48 2724

原创中级程序员必须懂的20大基础算法（1）——快速排序

算法的入门级研究一般都是从“排序”和“查找”开始的。“排序算法”和她的姊妹“查找算法”是很多复杂算法的基础，也是很多复杂系统的基础。比如Linux中最复杂的虚拟内存管理就是基于“红-黑树”查找算法的；Solaris是基于AVL树查找算法；MySQL是基于B树查找算法；P2P技术是

2011-10-07 18:52:33 9315 1

原创算法的概念

问题算法是什么？第一次接触到这个概念是10年前上大一的时候，《数据结构》这门课程首先遇到的。书上说，算法是一个用来解决一个良定义计算问题的工具。那么经历了这么多年程序员的生活，回头再想一想，算法到底是什么呢？首先，算法是用来解决问题的，所以，我们要仔细思考一下什么是问题？个人的一点遇见认为，问题来自各个领域。农民有种地的问题，工人有领工资的问题，那么计算机算法研究的问题，主要是

2011-06-05 23:59:00 3396

转载Ｃ语言中函数参数的入栈顺序

对技术执着的人，比如说我，往往对一些问题，不仅想做到“知其然”，还想做到“知其所以然”。Ｃ语言可谓博大精深，即使我已经有多年的开发经验，可还是有许多问题不知其所以然。某天某地某人问我，Ｃ语言中函数参数的入栈顺序如何？从右至左，我随口回答。为什么是从右至左呢？我终究没有给出合理的解释。于是，只好做了个作业，于是有了这篇小博文。 #include <stdio.h> void foo(int x, int y, int z) {

2011-03-07 13:44:00 2623 3

原创启动shell环境

6.3 启动shell环境 init_post函数来自同一个文件的814行： 811/* This is a non __init function. Force it to be noinline otherwise gcc 812 * makes it inline to init() and it becomes part of init.text section 813 */ 814static noinline int init

2011-02-01 02:52:00 2174

原创子系统的初始化

6.2 子系统的初始化 所以接下来说do_basic_setup函数，任然是来自init/main.c： 778/* 779 * Ok, the machine is now initialized. None of the devices 780 * have been touched yet, but the CPU subsystem is up and 781 * running, and memory and process m

2011-02-01 02:49:00 3245

原创创建1号进程

6 后start_kernel时代 至此，start_kernel()函数完成了Linux内核的初始化工作。几乎每天内核部件都是由这个函数进行初始化的，下面让我们再来回顾一下其中最重要的部分： ● 调用setup_arch()函数，根据处理器硬件平台设置系统；解析linux命令行参数；设置0号进程的内存描述结构init_mm；系统内存管理初始化；统计并注册系统各种资源；以及其它项目的初始化等。 ● 调用sched_init()函数来初始化调度程序。

2011-02-01 02:42:00 2885 5

原创安装根文件系统

5.12 安装根文件系统 start_kernel下步是另一个重要的函数，678行的vfs_caches_init，用于初始化VFS那些数据结构的slab缓存，来自fs/dcache.c： 2355void __init vfs_caches_init(unsigned long mempages) 2356{ 2357 unsigned long reserve; 2358 2359 /* Base ha

2011-02-01 02:40:00 3057

原创走进start_kernel尾声

5.11 走进start_kernel尾声 中断体系建立起来后，虽然后面还有很多行代码，但是都是些比较好理解的初始化函数了，也就是说start_kernel进入尾声了。5.11.1 初始化slab的后续工作 继续分析start_kenel的下一个函数，613行，profile_init函数，用于对系统剖析做相关初始化，系统剖析用于系统调用： int __ref profile_init(void) { int buffer_byt

2011-02-01 02:36:00 3402

原创初始化定时器中断

5.10.4 初始化定时器中断 回到start_kernel，612行time_init函数： void __init time_init(void) { late_time_init = x86_late_time_init; } 函数x86_late_time_init实际上是初始化tsc时钟源。在time_init中只是把该函数的地址赋给全局变量late_time_init，以后某个时刻肯定会调用它的，这里先提前详

2011-02-01 02:34:00 3270

原创软中断初始化

5.10.3软中断初始化 open_softirq结束后，init_timers就结束了，整个内核就可以享受时钟服务了，接下来start_kernel的609行调用hrtimers_init。由于我们没有配置CONFIG_HIGH_RES_TIMERS，所以这个函数仅仅是把全局notifier_block变量hrtimer_cpu_notify加入通知链，供将来的内核各模块使用。 然后，start_kernel的610行调用softirq_init来初始化整个软中断系统：<

2011-02-01 02:33:00 2513

原创初始化本地软时钟

5.10.2 初始化本地软时钟 native_init_IRQ结束后，init_IRQ也就结束了，回到start_kernel中，607行，prio_tree_init函数很简单： void __init prio_tree_init(void) { unsigned int i; for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(index_bits_to_maxindex) - 1; i++)<

2011-02-01 02:32:00 2556

原创设置APIC中断服务

5.10 初始化中断处理系统 start_kernel接下来要做的事是初始化中断处理系统。整个内核的中断系统的核心就是我们在“初始化中断描述符表”里面设置的那个中断描述符表。而这个表的前19个表项我们已经在“初始化异常服务”中设置为了一些中断和异常的服务。内核接下来会如何设置其余的表项呢？ 前面提到过高级可编程中断控制器APIC，这里简单地提一下它的体系结构，简单地说就是由两部分组成：本地高级中断控制器（Local APIC，LAPIC），位于每个CPU中，主要负责传递中断

2011-02-01 02:30:00 4772

原创初始化调度程序

5.9 初始化调度程序 回到start_kernel函数中，mm_init()执行后，所有的绝大多数内存管理的初始化都完毕，后面的代码可以开开心心的使用Linux复杂、庞大而又高效的内存管理器了。来看下一个函数，超级重点的进程调度初始化函数sched_init()。不过自从Linux 2.6.23（2007年5月），内核引入了一种所谓的完全公平调度程序（Completely Fair Scheduler，CFS），试图按照对 CPU 时间的“最大需求（gravest need）”运行任务；这有助于

2011-02-01 02:28:00 2907

原创初始化非连续内存区

5.8.3 初始化非连续内存区 回到mm_init()函数，继续走，下一个函数pgtable_cache_init ()，不知道咋的，是个空函数，也许是保留着以后开发吧。最后一个函数是vmalloc_init()，来自mm/vmalloc.c： 1088void __init vmalloc_init(void) 1089{ 1090 struct vmap_area *va; 1091 struct vm_stru

2011-02-01 02:27:00 2241

原创初始化slab分配器

5.8.2 初始化slab分配器 回到mm_init()函数，继续走，下一个函数kmem_cache_init()，也是重点函数，用于初始化内核slab分配体系。这个函数来自文件mm/slab.c 1375void __init kmem_cache_init(void) 1376{ 1377 size_t left_over; 1378 struct cache_sizes *sizes; 1379

2011-02-01 02:25:00 2066

原创启用伙伴算法

5.8 初始化内存管理 回到start_kernel，下一个函数执行mm_init()。这个函数很重要了，来自同一个文件。 static void __init mm_init(void) { /* * page_cgroup requires countinous pages as memmap * and it's bigger than MAX_ORDER unless SPARSE

2011-02-01 02:22:00 3703 1

原创初始化异常服务

5.7 初始化异常服务 继续走，start_kernel的583行，sort_main_extable，把编译期间，kbuild设置的异常表，也就是__start___ex_table和__stop___ex_table之中的所有元素进行排序。 584行，调用trap_init函数，重要的函数，初始化中断向量表。该函数来自arch/x86/kernel/traps.c 882void __init trap_init(void) 883{

2011-02-01 02:20:00 3190

原创触碰虚拟文件系统

5.6 触碰虚拟文件系统 回到start_kernel中，下面我们该第一次接触文件系统了，582行执行vfs_caches_init_early： void __init vfs_caches_init_early(void) { dcache_init_early(); inode_init_early(); } vfs_caches_init_early调用两个函数dcache_

2011-02-01 02:19:00 2768

原创利用early_res分配内存

5.5 利用early_res分配内存 回到start_kernel中，570行，page_alloc_init()函数： void __init page_alloc_init(void) { hotcpu_notifier(page_alloc_cpu_notify, 0); } 这个函数会调用hotcpu_notifier函数。当然，在编译选项CONFIG_HOTPLUG_CPU起作用时，这个函数才有效。这个编译选

2011-02-01 02:13:00 2527

原创初始化内存管理区列表

5.4 初始化内存管理区列表 回到start_kernel函数，569行的build_all_zonelists()函数，来自mm/page_alloc.c： 2815void build_all_zonelists(void) 2816{ 2817 set_zonelist_order(); 2818 2819 if (system_state == SYSTEM_BOOTING) { 2820

2011-02-01 02:11:00 3452

原创设置每CPU环境

5.3 设置每CPU环境 回到start_kernel，563行调用mm_init_owner函数，将init_mm的owner字段指回init_task。这个函数可以说进入start_kernel以来最简单的函数了。继续走，setup_command_line也很简单： static void __init setup_command_line(char *command_line) { saved_command_line = allo

2011-02-01 02:09:00 6301

NFS文件系统

NFS文件系统是目前最为成功的网络文件系统，在文件共享领域有着出色的表现，特别是pNFS的出现，使得NFS文件系统在性能和规模上有了大幅提升，为其带了更为广阔的应用空间。同时，NFS之所以备受关注，还在于它在NAS存储领域的关键作用。本文剖析了NFSv3文件系统源代码，使开发工程师，技术支持人员，特别是存储领域从业人员对NFS有更为深刻的认识。

2012-04-08

数据结构与算法——面向对象C++设计模式

数据结构与算法的经典教材，系统全面地介绍了各种传统的数据结构，把它们按照类层次的现代理念予以展开，进而达到抽象结构与实际设计的完美统一。本书后三章通过引入抽象问题求解的概念，集中进述了算法技术和各算法之间的关系。另外，作者运用一定的数学工具及必要的分析技术和分析理论，对每种数据结构及相关算法都进行了时间和空间效率分析。本书作者在每章后面布置了习题和设计项目，并在全书的后面给出了问题参考答案，希望读者能在其中汲取宝贵的知识与经验。

2011-11-27

高性能分布式监控系统Ganglia详解

Ganglia是一个高性能分布式监控系统，用来监控集群和超级计算机。Ganglia是一个基于多点传送的监听/告知协议来监控集群的状态，它使用一个点对点树来访问集群并且可以统计其综合的信息。Ganglia可以广泛地使用像XML这样的技术来表示数据；使用XDR技术来聚合、轻化数据传送；使用RRDTool来存储和显示数据。

2011-07-10

几个比较著名的哈希算法

几个比较著名的哈希算法，还有哈希算法的概念以及如何优化哈希值的分布，在日常软件开发中十分有用

2011-07-07

疯狂内核之——内核初始化

目录 1 引子 2 1.1 上电 2 1.2 BIOS时代 3 1.3 内核引导程序 5 2 内核映像的形成 8 2.1 MakeFile预备知识 9 2.1.1 Makefile书写规则 9 2.1.2 Makefile变量 10 2.1.3 条件判断 14 2.1.4 函数 17 2.1.5 隐含规则 17 2.1.6 定义模式规则 19 2.1 KBuild体系 23 2.1.1 内核目标 24 2.1.2 主机程序 26 2.1.3 编译标志 27 2.2 内核编译分析 28 2.2.1 编译配置 29 2.2.2 寻找第一个目标 32 2.2.3 prepare和scripts目标 38 2.2.4 递归编译各对象 41 2.2.5 链接vmlinux 44 2.2.6 制作bzImage 50 3 实模式下的内核代码 57 3.1 内核映像内存布局 58 3.2 实模式汇编代码header.S 60 3.2.1 无用的bootsect代码 60 3.2.2 初始化头变量hdr 63 3.2.3 准备实模式下C语言环境 64 3.3 实模式代码main函数 69 3.3.1 复制初始化头变量 71 3.3.2 初始化堆 74 3.3.3 确保支持当前运行的CPU 75 3.3.4 设置BIOS的x86模式 76 3.3.5 内存的检测 78 3.3.6 设置键盘属性 81 3.3.7 填充系统环境配置表 82 3.3.8 填充IST信息 83 3.3.9 设置Video模式 83 3.4 实模式代码go_to_proteced_mode函数 91 3.4.1 禁止可屏蔽和不可屏蔽中断 92 3.4.2 打开A20地址线 93 3.4.3 安装临时全局描述符表 99 3.4.4 第一次启动保护模式 101 4 保护模式下的内核代码 107 4.1 32位x86保护模式代码 107 4.1.1 内核解压缩的前期工作 108 4.1.2 解压缩内核 111 4.1.3 第二次启动保护模式 121 4.1.4 第一次启动分页管理 124 4.1.5 初始化0号进程 128 4.2 向start_kernel进发 131 4.2.1 初始化中断描述符表 132 4.2.2 第三次启动保护模式 137 4.2.3 启动x86虚拟机 141 5 走向现代：start_kernel函数 144 5.1 初始化同步与互斥环境 148 5.1.1 屏蔽中断 148 5.1.2 启动大内核锁 152 5.1.3 注册时钟通知链 153 5.1.4 激活第一个CPU 155 5.1.5 初始化地址散列表 160 5.1.6 打印版本信息 161 5.2 执行setup_arch()函数 166 5.2.1 拷贝可用内存区信息 171 5.2.2 获得总页面数 175 5.2.3 着手建立永久内核页表 177 5.2.4 第二次启动分页管理 181 5.2.5 建立内存管理架构 186 5.2.6 添砖加瓦 192 5.3 设置每CPU环境 206 5.4 初始化内存管理区列表 211 5.5 利用early_res分配内存 214 5.6 触碰虚拟文件系统 223 5.7 初始化异常服务 224 5.8 初始化内存管理 230 5.8.1 启用伙伴算法 230 5.8.2 初始化slab分配器 241 5.8.3 初始化非连续内存区 250 5.9 初始化调度程序 251 5.10 初始化中断处理系统 256 5.10.1 设置APIC中断服务 256 5.10.2 初始化本地软时钟 264 5.10.3 软中断初始化 268 5.10.4 初始化定时器中断 271 5.11 走进start_kernel尾声 273 5.11.1 初始化slab的后续工作 273 5.11.2 启动console 275 5.11.3 一些简单的函数 276 5.11.4 校准CPU时钟速度 279 5.11.5 创建一些slab缓存 282 5.12 安装根文件系统 287 5.12.1 创建VFS相关slab缓存 288 5.12.2 安装rootfs 291 5.12.3 安装proc文件系统 296 6 后start_kernel时代 298 6.1 创建1号进程 298 6.2 子系统的初始化 306 6.3 启动shell环境 309

2011-05-30

疯狂内核之——Linux虚拟内存

目录第一章 Linux底层分段分页机制 5 1.1 基于x86的Linux分段机制 5 1.2 基于x86的Linux分页机制 7 1.2.1 页全局目录和页表 8 1.2.2 线性地址到物理地址 10 1.2.3 线性地址字段处理 13 1.2.4 页表处理 15 1.3 扩展分页与联想存储器 20 1.4 Linux内存布局 21 1.5 内核空间和用户空间 23 1.5.1 初始化临时内核页表 24 1.5.2 永久内核页表的初始化 32 1.5.3 第一次进入用户空间 41 1.5.4 内核映射机制实例 44 1.6 固定映射的线性地址 48 1.7 高端内存内核映射 50 1.8.1 永久内存映射 50 1.8.2 临时内核映射 55 第二章内核级内存管理系统 58 2.1 Linux页面管理 58 2.1.1 NUMA架构 61 2.1.2 内存管理区 62 2.2 伙伴系统算法 65 2.2.1 数据结构 66 2.2.2 块分配 67 2.2.3 块释放 69 2.3 Linux页面级内存管理 72 2.3.1 分配一组页面 73 2.3.2 释放一组页面 80 2.4 每CPU页面高速缓存 81 2.4.1 数据结构 81 2.4.2 通过每CPU 页高速缓存分配页面 82 2.4.3 释放页面到每CPU 页面高速缓存 83 2.5 slab分配器 85 2.5.1 数据结构 86 2.5.2 分配/释放slab页面 92 2.5.3 增加slab数据结构 93 2.5.4 高速缓存内存布局 94 2.5.5 slab着色 95 2.5.6 分配slab对象 96 2.5.7 释放Slab对象 100 2.5.8 通用对象 102 2.5.9 内存池 103 2.6 非连续内存区 104 2.6.1 高端内存区回顾 105 2.6.2 非连续内存区的描述符 106 2.6.3 分配非连续内存区 109 2.6.4 释放非连续内存区 113 第三章进程的地址空间 117 3.1 用户态内存分配 117 3.1.1 mm_struct数据结构 118 3.1.2 内核线程的内存描述符 122 3.2 线性区的数据结构 123 3.2.1 线性区数据结构 123 3.2.2 红-黑树算法 126 3.2.3 线性区访问权限 128 3.3 线性区的底层处理 130 3.3.1 查找给定地址的最邻近区 131 3.3.2 查找一个与给定的地址区间相重叠的线性区 135 3.3.3 查找一个空闲的地址区间 135 3.3.4 向内存描述符链表中插入一个线性区 137 3.4 分配线性地址区间 141 3.5 释放线性地址区间 151 3.5.1 do_munmap()函数 151 3.5.2 split_vma()函数 153 3.5.3 unmap_region()函数 155 3.6 创建和删除进程的地址空间 156 3.6.1 创建进程的地址空间 156 3.6.2 删除进程的地址空间 175 3.6.3 内核线程1号的地址空间 176 3.7 堆的管理 178 第四章磁盘文件内存映射 182 4.1 内存映射的数据结构 182 4.2 内存映射的创建 184 4.3 内存映射的请求调页 194 4.4 刷新内存映射的脏页 203 4.5 非线性内存映射 210 第五章页面的回收 215 5.1 页框回收概念 215 5.1.1 选择目标页 216 5.1.2 PFRA设计 217 5.2 反向映射技术 218 5.2.1 匿名页的反向映射 220 5.2.2 优先搜索树 226 5.2.3 映射页的反向映射 231 5.3 PFRA实现 235 5.3.1 最近最少使用（LRU）链表 236 5.3.2 内存紧缺回收 242 5.3.3 回收磁盘高速缓存的页 267 5.3.4 周期回收 273 5.3.5 内存不足删除程序 283 第六章交换机制 289 6.1 交换区数据结构 289 6.1.1 创建交换区 290 6.1.2 交换区描述符 291 6.1.3 换出页标识符 293 6.2 激活和禁用交换区 295 6.2.1 sys_swapon()系统调用 296 6.2.2 sys_swapoff()系统调用 304 6.2.3 try_to_unuse()函数 308 6.3 分配和释放页槽 313 6.3.1 scan_swap_map()函数 313 6.3.2 get_swap_page()函数 316 6.3.3 swap_free()函数 318 6.4 页面的换入换出 320 6.4.1 交换高速缓存 320 6.4.2 换出页 323 6.4.3 换入页 329 第七章缺页异常处理程序 335 7.1 总体流程 335 7.2 vma以外的错误地址 341 7.3 vma内的错误地址 346 7.3.1 handle_mm_fault()函数 348 7.3.2 请求调页 352 7.3.3 写时复制 358 7.4 处理非连续内存区访问 364

2011-05-30

疯狂内核之——虚拟文件系统

目录 1 虚拟文件系统概述 5 1.1 通用文件模型 7 1.2 VFS所处理的系统调用 9 2 虚拟文件系统架构 11 2.1 VFS对象数据结构 11 2.1.1 超级块对象 11 2.1.2 索引节点对象 15 2.1.3 文件对象 18 2.1.4 目录项对象 22 2.2 把Linux中的VFS对象串联起来 24 2.2.1 与进程相关的文件 25 2.2.2 索引节点高速缓存 29 2.2.3 目录项高速缓存 30 2.2.4 VFS对象的具体实现 32 2.3 文件系统的注册与安装 38 2.3.1 文件系统类型注册 38 2.3.2 文件系统安装数据结构 41 2.3.3 安装普通文件系统 52 2.3.4 分配超级块对象 58 2.3.5 安装根文件系统 60 2.3.6 卸载文件系统 65 2.4 路径名的查找 66 2.4.1 查找路径名的一般流程 67 2.4.2 父路径名查找 82 2.4.3 符号链接的查找 84 2.5 VFS系统调用的实现 88 2.5.1 open()系统调用 88 2.5.2 read()和write()系统调用 96 2.5.3 close()系统调用 97 3 第二扩展文件系统 99 3.1 Ext2磁盘数据结构 101 3.1.1 磁盘超级块 102 3.1.2 组描述符和位图 105 3.1.3 磁盘索引节点表 105 3.2 VFS接口数据结构 110 3.2.1 Ext2 超级块对象 110 3.2.2 Ext2 的索引节点对象 121 3.2.3 创建Ext2文件系统 124 3.2.4 Ext2的方法总结 126 3.3 Ext2索引节点分配 129 3.3.1 创建索引节点 130 3.3.2 删除索引节点 143 3.4 Ext2数据块分配 144 3.4.1 数据块寻址 145 3.4.2 文件的洞 147 3.4.3 分配数据块 148 4 页面高速缓存 160 4.1 页高速缓存数据结构 160 4.1.1 address_space对象 161 4.1.2 基树 164 4.2 高速缓存底层处理函数 166 4.2.1 查找页 166 4.2.2 增加页 168 4.2.3 删除页 173 4.3 文件系统与高速缓存 175 4.3.1 缓冲头数据结构 175 4.3.2 分配块设备缓冲区页 178 4.3.3 释放块设备缓冲区页 184 4.4 在页高速缓存中搜索块 185 4.4.1 __find_get_block()函数 185 4.4.2 __getblk()函数 188 4.4.3 __bread()函数 190 4.5 把脏页写入磁盘 191 4.5.1 pdflush内核线程 192 4.5.2 搜索要刷新的脏页 193 4.5.3 回写陈旧的脏页 196 5 文件读写 199 5.1 系统调用VFS层的处理 200 5.2 第二扩展文件系统Ext2层的处理 201 5.2.1 Ext2的磁盘布局 202 5.2.2 Ext2的超级块对象 206 5.2.3 Ext2索引节点对象的创建 210 5.2.4 Ext2索引节点对象的读取 218 5.2.5 Ext2层读文件入口函数 225 5.3 页高速缓存层的处理 237 5.3.1 创建一个bio请求 238 5.3.2 得到文件的逻辑块号 244 5.3.3 普通文件的readpage方法 251 5.3.4 块设备文件的readpage方法 252 5.3.5 文件的预读 260 5.4 通用块层的处理 264 5.4.1 块设备的基础知识 265 5.4.2 通用块层相关数据结构 269 5.4.3 提交I/O传输请求 271 5.4.4 请求队列描述符 273 5.5 块设备I/O调度层的处理 281 5.5.1 块设备的初始化 284 5.5.2 建立块设备驱动环境 288 5.5.3 关联block_device结构 295 5.5.4 为设备建立请求队列 306 5.5.5 块设备I/O调度程序 311 5.5.6 真实的I/O调度层处理 321 5.6 块设备驱动层的处理 330 5.6.1 scsi总线驱动的初始化 330 5.6.2 scsi设备驱动体系架构 342 5.6.3 scsi块设备驱动层处理 347 5.6.4 scsi命令的执行 369 5.6.5 scsi命令的第一次转变 372 5.6.6 scsi命令的第二次转变 380 5.7 写文件 384 5.7.1 generic file_write函数 384 5.7.2 普通文件的prepare_write方法 386 5.7.3 块设备文件的prepare_write方法 387 5.7.4 将脏页写到磁盘 388 6 直接I/O与异步I/O 391 6.1 直接I/O 391 6.2 异步I/O 393 6.2.1 Linux 2.6中的异步I/O 394 6.2.2 异步I/O环境 394 6.2.3 提交异步I/O操作 395

2011-05-30

疯狂内核之——进程管理子系统

目录 1 进程的组织 5 1.1 进程相关数据结构 5 1.1.1 进程的基本信息 6 1.1.2 进程状态 10 1.1.3 TASK_RUNNING状态的进程链表 11 1.1.4 进程间关系 12 1.2 Linux的线程——轻量级进程 15 1.3 进程的创建——do_fork()函数详解 19 1.4 执行进程间切换 33 1.4.1 进程切换之前的工作 33 1.4.2 进程切换实务 —— switch_to宏 37 1.4.3 __switch_to函数 39 1.5 fork与vfock系统调用的区别 42 1.6 内核线程 46 1.7 挂起状态进程的组织 49 1.7.1 等待队列头 49 1.7.2 等待队列的操作 50 1.7.3 进程资源限制 55 1.8 系统调用execve() 56 1.8.1 拷贝用户态参数 57 1.8.2 重要的数据结构 61 1.8.3 search_binary_handler函数 66 1.8.4 目标文件的装载和投入运行 69 1.8.5 库函数 92 2 中断控制 94 2.1 中断的分类 94 2.2 中断的硬件环境 95 2.2.1 外部中断请求IRQ 95 2.2.2 中断描述符表 96 2.2.3 中断和异常的硬件处理 97 2.3 中断描述符表 99 2.3.1 中断门、陷阱门及系统门 99 2.3.2 IDT的初步初始化 100 2.4 异常处理 101 2.5 中断处理 106 2.5.1 中断向量 107 2.5.2 IRQ数据结构 108 2.5.3 do_IRQ()函数 113 2.5.4 中断服务例程 115 2.5.5 IRQ线的动态分配 116 2.6 下半部分 117 2.6.1 软中断 118 2.6.2 tasklet 121 2.6.3 工作队列 122 2.7定时器中断 124 2.7.1 时钟与定时器 124 2.7.2 定时器中断相关的数据结构 127 2.7.3 定时器中断的上半部分 129 3 进程调度 138 3.1 进程调度的概念 138 3.2 进程调度的数据结构和优先级 141 3.2.1 进程的优先级 141 3.2.2 数据结构 145 3.3 调度程序所使用的函数 151 3.3.1 scheduler_tick函数 151 3.3.2 try_to_wake_up函数 156 3.3.3 recalc_task_prio函数 160 3.4 schedule()函数 163 3.4.1 直接调用 163 3.4.2 延迟调用 164 3.4.3 进程切换之前所做的工作 168 3.4.4 完成进程切换时所执行的操作 171 3.4.5 进程切换后所执行的操作 173 3.5 多处理器运行队列的平衡 175 3.5.1 调度域 176 3.5.2 rebalance_tick()函数 178 3.5.3 load_balance()函数 180 3.5.4 move_tasks()函数 183 3.6 进程退出 187 3.6.1 进程终止 187 3.6.2 进程删除 189 4 进程的并发性体现 191 4.1 内核抢占 193 4.1.1 内核抢占概念 193 4.1.2 同步技术总揽 196 4.2 每CPU变量 197 4.3 原子操作 199 4.4 优化屏障和内存壁垒 203 4.4.1 优化屏障 204 4.4.2 内存壁垒 204 4.5 自旋锁 206 4.6 读写自旋锁 211 4.6.1 为读获取和释放一个锁 213 4.6.2 为写获取或释放一个锁 214 4.7 顺序锁 215 4.8 RCU机制 217 4.9 信号量 219 4.9.1 获取和释放信号量 221 4.9.2 读/写信号量 224 4.9.3 补充信号量 225 4.10 禁止本地中断 226 4.10.1 禁止本地中断 227 4.10.2 禁止下半部（可延迟函数） 229 4.11 一些避免竞争条件的实例 231 4.11.1 引用计数器 231 4.11.2 大内核锁 231 4.11.3 内存描述符读/写信号量 232 4.11.4 slab高速缓存链表的信号量 233 4.11.5 索引节点的信号量 233 4.12 内核同步与互斥的总结 233

2011-05-30

疯狂内核之——Linux预备知识.pdf

目录 1.1 体系架构 3 1.1.1 Linux体系结构 4 1.1.2 一般程序的执行 5 1.2用户态向内核态切换 7 1.2.1 Linux的堆栈切换 7 1.2.2 80x86分段的总结 12 1.2.3 Linux的指针 14 1.3 C语言基本功 14 1.3.1 Linux内核中的链表 15 1.3.2 Linux双循环链表综合实例 29 1.4 内核汇编语言规则 30 1.4.1 GNU的x86汇编语言 32 1.4.2 嵌入式汇编语言 33 1.5 必要的硬件知识 37 1.5.1 EU模块 38 1.5.2 SU模块 39 1.5.3 PU模块 43 1.5.4 高速缓存 45 1.6 __attribute__ 机制 46 1.6.1 函数属性 46 1.6.2 变量属性 51 1.6.3 类型属性 52 1.6.4 变量属性与类型属性举例 54 1.7 必要的编译知识 55

2011-05-30

23种GoF设计模式Java版.pdf

如果技术人员有发展的轨迹，那么他要么“看透工具的本质，把关注点转移到‘团队’的圈子里去”，要么“顺着代码铺就的道路，亦步亦趋地成为良匠大师”。仅以技术方向而言，你大概可以做到架构师、总架构师甚至首席架构师；但问题是：你现在还只是一个程序员。那要如何才能踏上通往架构师之路呢？学习设计模式是你的必经之路

2011-05-29

从8086到Pentium Ⅲ微型计算机及接口技术3

内容提要：　　本书以Intel处理器为核心的微型计算机为背景，全面、系统、深入地介绍了微型计算机的基本组成、工作原理和实际应用，注重吸取微机发展的最新技术和最新知识，并将其融于全书之中。　　全书共分10章，分别介绍微型计算机的基本知识、从8086到PentiumⅢ循序渐进地介绍了微处理器的内部结构及特点、指令系统、汇编语言程序设计、存储器、输入输出基础、中断系统、通信与接口技术、微机总线及其接口标准和微型计算机系统板等。每章后面都有大量思考题与习题。本书可作为高等院校各个专业本、专科教材，也可作为工程技术人员的参考书。　　友情提示：虽然本书并未介绍的目前最新的处理器，但书籍是永远跟不上产品的发展速度的，更何况没有掌握基础的技术是绝对谈不上学会最新技术的，因此本书是很有价值的。本资料为PDF电子版，推荐采用Adobe Reader7.0或兼容阅读器在120%的显示比例下阅读！目录前言第1章概述 1.1 微型计算机的发展概况 1.2 计算机中信息的表示 1.3 微型计算机的硬件结构和基本工作原理 1.4 微型计算机的软件系统 1.5 微型计算机系统及性能指标思考与习题第2章微处理器 2.1 8086/8088微处理器 2.2 80286微处理器 2.3 80386微处理器 2.4 CISC与RISC 2.5 80486微处理器 2.6 Pentium微处理器 2.7 Pentium Pro微处理器 2.8 MMX及MMX Pentium微处理器 2.9 Pentium II和Pentium III微处理器 2.10 新一代64位微处理器Merced 思考与习题第3章 80X86指令系统 3.1 指令格式与编码 3.2 寻址方式 3.3 8086/8088指令系统 3.4 80286增强和扩充的指令 3.5 80386增强和扩充的指令 3.6 80486和Pentium增强和扩充的指令思考与习题第4章汇编语言程序设计 4.1 概述 4.2 80X86宏汇编语言的数据和表达式 4.3 80X86宏汇编语言的伪指令语句 4.4 汇编语言程序设计方法思考与习题第5章微型计算机中的存储器 5.1 存储器概述 5.2 半导体存储器分类及性能指标 5.3 随机存取存储器 5.4 只读存储器 5.5 存储器的扩展 5.6 微机内存层次结构 5.7 微机系统中的其他存储部件 5.8 微型计算机系统的内存管理思考与习题第6章输入输出基础 6.1 概述 6.2 输入输出控制方式 6.3 I/O接口的基本结构及特点 6.4 I/O接口的读写技术 6.5 DMA控制器思考与习题第7章微型计算机的中断系统 7.1 中断的基本概念 7.2 可编程中断控制器8259A 7.3 中断调用及中断程序设计思考与习题第8章微机通信与接口技术 8.1 并行通信与串行通信 8.2 可编程串行通信接口芯片16550与8250 8.3 可编程并行通信接口芯片8255 8.4 可编程定时/计数器芯片8253与8254 8.5 A/D与D/A转换接口 8.6 打印机接口 8.7 显示适配器接口 8.8 软硬盘接口 8.9 调制解调器 8.10 简单实用的双机通信思考与习题第9章微机总线及其接口标准 9.1 总线概述 9.2 总线层次及信号类型 9.3 ISA总线 9.4 EISA总线 9.5 VESA总线 9.6 PCI总线 9.7 AGP 思考与习题第10章微型计算机系统板 10.1 系统板概述 10.2 PC/XT和286系统板 10.3 386和486系统板 10.4 Pentium和PentiumⅡ/Ⅲ系统板 10.5 系统板重要元器件及接口功能介绍 10.6 微机硬件新技术思考与习题参考文献

2010-09-24

Linux sysfs 文件系统机制详解

Linux sys文件系统机制是非常难懂的一个机制。文章主要介绍了一些设备驱动相关的sys文件系统，结合ldd3(linux device driver 3)中的示例代码(主要是lddbus 和sculld 文件夹)，详细分析虚拟文件系统sysfs，以及如何编写基于sysfs的模块化的驱动程序。使用的内核是2.6.18。

2009-12-14

空空如也

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